Thiết kế hệ thống lạnh cho kho cấp đông, kho phân phối đặt tại lâm đồng

TỔNG QUAN VÀ QUY HOẠCH MẶT BẰNG

Tổng quan

1.1.1 Đặc điểm khí hậu và địa lý khu vực thiết kế

Lâm Đồng có khí hậu nhiệt đới gió mùa, biến đổi theo độ cao, với hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau.

Nhiệt độ ở tỉnh có sự biến đổi rõ rệt giữa các khu vực, với mức giảm dần khi lên cao Nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 18 đến 25 độ C, mang đến thời tiết ôn hòa và mát mẻ quanh năm, thường ít có biến động lớn trong chu kỳ năm.

Lâm Đồng có lượng mưa trung bình từ 1.750 đến 3.150 mm mỗi năm và độ ẩm tương đối cao, dao động từ 85 đến 87% Khu vực này cũng nhận được từ 1.890 đến 2.500 giờ nắng mỗi năm, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển du lịch nghỉ dưỡng cũng như các loại cây trồng và vật nuôi có nguồn gốc ôn đới Đặc biệt, khí hậu ôn đới của Lâm Đồng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới điển hình, gần các trung tâm đô thị lớn và vùng đồng bằng đông dân.

Bảng 1.1: Thông số khí hậu tỉnh Lâm Đồng theo TCVN 5687-2010

Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông

1.1.2 Tổng quan về kho lạnh

1.1.2.1 Khái niệm về kho lạnh

Kho lạnh là thiết bị thiết yếu cho việc bảo quản nông sản, thủy hải sản và thực phẩm, đóng vai trò quan trọng trong các doanh nghiệp nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm Kho lạnh công nghiệp thường được sử dụng trong các khu công nghiệp và nhà máy chế biến thực phẩm để bảo quản thực phẩm tươi sống ở nhiệt độ thấp Đặc điểm của kho lạnh phụ thuộc vào các cảm biến, do đó, mỗi loại kho lạnh sẽ sử dụng các cảm biến khác nhau phù hợp với mục đích bảo quản cụ thể.

+ Phân loại kho lạnh theo công dụng:

Kho lạnh sơ bộ được sử dụng để làm lạnh tạm thời và bảo quản thực phẩm tại các nhà máy chế biến trước khi chuyển sang các giai đoạn chế biến tiếp theo.

Kho chế biến là thiết bị thiết yếu trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực phẩm như nhà máy đồ hộp, sữa, thuỷ sản và xuất khẩu thịt Những kho lạnh này thường có dung tích lớn và yêu cầu hệ thống làm lạnh công suất cao để đáp ứng nhu cầu xuất nhập hàng thường xuyên, do đó phụ tải của kho lạnh luôn biến động.

Kho phân phối và trung chuyển thực phẩm đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thực phẩm cho các khu dân cư và thành phố, đồng thời giúp dự trữ lâu dài Với dung tích lớn và khả năng lưu trữ nhiều mặt hàng, kho lạnh phân phối không chỉ đảm bảo chất lượng thực phẩm mà còn góp phần nâng cao đời sống sinh hoạt của cộng đồng.

Kho thương nghiệp là kho lạnh chuyên dùng để bảo quản các mặt hàng thực phẩm trong hệ thống thương mại Nơi đây phục vụ việc bảo quản tạm thời các sản phẩm mà doanh nghiệp đang cung cấp trên thị trường.

Kho vận tải, bao gồm các phương tiện như tàu thuỷ, tàu hoả và ôtô, có đặc điểm nổi bật là dung tích lớn Hàng hóa trong kho thường được bảo quản tạm thời với mục đích vận chuyển từ địa điểm này đến địa điểm khác.

• Kho sinh hoạt: Đây là loại kho rất nhỏ dùng trong các hộ gia đình, khách sạn, nhà hàng dùng bảo quản một lượng hàng nhỏ.

+ Phân loại theo nhiệt độ:

Kho bảo quản lạnh yêu cầu nhiệt độ từ -2°C đến 5°C để đảm bảo chất lượng sản phẩm Đối với một số loại rau quả nhiệt đới như chuối, cần duy trì nhiệt độ cao hơn để bảo quản tốt nhất.

> 10 0 C, đối với chanh >4 0 C) Nói chung các mặt hàng chủ yếu là rau quả và các mặt hàng nông sản.

Kho bảo quản đông là nơi lưu trữ các sản phẩm thực phẩm đã qua cấp đông, chủ yếu là hàng hóa có nguồn gốc động vật Nhiệt độ bảo quản cần được điều chỉnh tùy thuộc vào loại thực phẩm và thời gian lưu trữ, nhưng tối thiểu phải đạt -18°C để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật, bảo đảm an toàn cho thực phẩm trong quá trình bảo quản.

Kho đa năng có nhiệt độ bảo quản linh hoạt, thường được thiết lập ở -12°C, nhưng có thể điều chỉnh lên 0°C cho bảo quản lạnh hoặc xuống -18°C cho bảo quản đông tùy theo yêu cầu công nghệ Ngoài ra, kho còn có khả năng gia lạnh sản phẩm khi cần thiết Thông thường, kho đa năng được trang bị dàn quạt, tuy nhiên cũng có thể sử dụng dàn tường hoặc dàn trần để tạo ra lưu thông không khí tự nhiên.

Kho gia lạnh là thiết bị được sử dụng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường xuống mức bảo quản lạnh, hoặc để gia lạnh sơ bộ cho các sản phẩm đông lạnh trong phương pháp kết đông 2 pha Tùy thuộc vào yêu cầu của quy trình công nghệ, nhiệt độ trong kho có thể hạ xuống -5°C và có thể nâng lên vài độ so với nhiệt độ đóng băng của sản phẩm Để tăng tốc độ làm lạnh, kho gia lạnh thường được trang bị dàn quạt.

.Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ tối thiểu -4 0 C

+ Phân loại theo đặc điểm cách nhiệt:

Kho xây là loại kho có kết cấu kiến trúc xây dựng và được bọc các lớp cách nhiệt bên trong Tuy nhiên, kho xây chiếm diện tích lớn, lắp đặt phức tạp, có giá thành cao và không đảm bảo tính thẩm mỹ Ngoài ra, việc tháo dỡ và di chuyển kho xây cũng gặp nhiều khó khăn, trong khi vấn đề vệ sinh và thẩm mỹ chưa được đảm bảo Do đó, hiện nay, kho xây ít được sử dụng để bảo quản thực phẩm tại Việt Nam.

Kho panel được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyuretan, mang lại sự gọn gàng và chi phí hợp lý, rất thuận tiện cho việc lắp đặt, tháo dỡ và bảo quản thực phẩm, nông sản, thuốc men và dược liệu Nhiều doanh nghiệp trong nước đã sản xuất các tấm panel cách nhiệt đạt tiêu chuẩn cao, vì vậy hầu hết các xí nghiệp công nghiệp thực phẩm hiện nay đều tin dùng kho panel để bảo quản hàng hóa.

1.1.2.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm trong quá trình bảo quản

+ Ảnh hưởng các yếu tố bên ngoài

Tính toán dung tích kho lạnh và bố trí mặt bằng kho lạnh

1.2.1 Tính toán buồng bảo quản sản phẩm lạnh đông khối lượng 750 tấn

Dung tích kho lạnh là khối lượng hàng hóa (tấn) có thể bảo quản đồng thời trong kho :

E: Dung tích kho lạnh (tấn) V:Thể tích kho lạnh (m 3 ) : Định mức của chất tải thể tích (tấn/m 3 ) Ở đây ta tính với sản phẩm là cá đông lạnh nên ta chọn được: = 0,45 (t/m 3 )

1.2.1.2 Thể tích của kho bảo quản sản phẩm lạnh đông

Diện tích kho được tính toán dựa trên tổng diện tích lý thuyết của các buồng bảo quản, không bao gồm diện tích đường đi và các phòng chức năng đặc biệt khác, và được xác định theo một công thức cụ thể.

F: Diện tích chất tải lạnh (m 2 ) h: Chiều cao của chất tải (m) Chiều cao chất tải của kho lạnh phụ thuộc chiều cao thực tế h1 của kho Chiều cao h1 được xác định bằng chiều cao phủ bì của kho lạnh , trừ đi hai lần chiều dày cách nhiệt :

Chiều cao chất tải được xác định bằng chiều cao thực h1 trừ đi khoảng hở cần thiết cho không khí lưu chuyển phía trên Khoảng hở này phụ thuộc vào chiều dài kho, với kho dài cần khoảng hở lớn hơn để đảm bảo gió lưu thông Khoảng hở tối thiểu nên đạt từ 500 đến 800mm Ngoài ra, chiều cao chất tải cũng bị ảnh hưởng bởi cách sắp xếp hàng hóa trong kho; nếu hàng hóa được đặt trên giá, khả năng chất tải sẽ lớn hơn, trong khi nếu không có giá, chiều cao chất tải sẽ bị giới hạn.

Chiều cao phủ bì H của kho lạnh hiện nay được thiết kế theo các kích thước tiêu chuẩn như 3000mm, 3600mm, 4800mm và 6000mm Độ dày của kho lạnh thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ bảo quản và tính chất của tường.

-Do xếp dỡ cơ giới , sản phẩm được sếp trên hệ thống pallet bằng gỗ

-Kho lạnh được lắp ráp bằng panel cách nhiệt , nhiệt độ kho bảo quản lạnh đông -18

- Chọn khoảng hở lưu thông gió bằng 700mm

1.2.1.4 Diện tích kho bảo quản lạnh đông

1.2.1.5 Tải trọng trên 1 m 2 của nền buồng

1.2.1.6 Diện tích cần xây dựng

Khi xác định diện tích kho, cần tính đến các yếu tố như đường đi, khoảng hở giữa các lô hàng và diện tích lắp đặt dàn lạnh Do đó, diện tích xây dựng thực tế phải lớn hơn diện tích tính toán ban đầu và được xác định theo công thức cụ thể.

FXD: Diện tích lạnh cần xây dựng (m 2 ) : Hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa Theo bảng số liệu hệ số sử dụng diện tích ta có:

= 333,33 (m 2 ) => từ 0,75 đến 0,8 => t chọn Diện tích thực tế của buồng bảo quản lạnh đông:

1.2.1.7 Xác định số ô tiêu chuẩn

Chọn diện tích ô tiêu chuẩn là fx124m 2

Số ô tiêu chuẩn cho kho bảo quản lạnh đông

Chọn 4 ô 144m 2 diện tích xây dựng thật 576 m 2

1.2.2 Tính toán buồng bảo quản sản phẩm lạnh 1300 tấn

1.2.2.1 Thể tích kho bảo quản sản phẩm làm lạnh

1.2.2.2 Diện tích kho bảo quản sản phẩm làm lạnh

1.2.2.3 Diện tích cần xây dựng

-Do xếp dỡ cơ giới , sản phầm được sếp trên hệ thống pallet bằng gỗ

-Kho lạnh được lắp ráp bằng panel cách nhiệt , nhiệt độ kho bảo quản lạnh đông 5

- Chọn khoảng hở lưu thông gió bằng 850mm

1.2.2.4 Tải trọng trên 1 m2 của nền buồng

1.2.2.5 Diện tích cần xây dựng

Diện tích kho thực tế cần được tính toán kỹ lưỡng, bao gồm các yếu tố như đường đi, khoảng hở giữa các lô hàng và diện tích lắp đặt dàn lạnh Do đó, diện tích cần xây dựng phải lớn hơn diện tích đã tính toán và được xác định theo công thức cụ thể.

FXD: Diện tích lạnh cần xây dựng (m 2 ) : Hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa Theo bảng số liệu hệ số sử dụng diện tích ta có:

Diện tích thực tế của buồng bảo quản lạnh:

1.2.2.6 Xác định số ô tiêu chuẩn

Chọn diện tích ô tiêu chuẩn là fx124m 2

Số ô tiêu chuẩn cho kho bảo quản lạnh

Chọn 6 ô 144m 2 diện tích xây dựng thật 864 m 2

1.2.3 Diện tích phòng đặt thiết bị cấp đông IQF

+Năng suất thiết bị cấp đông : 0,5 tấn/mẻ

+Thời gian cấp đông : 0,25 giờ/mẻ

Công suất cấp đông : 2 tấn/giờ

-Ta Chọn thiết bị cấp đông có thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 1.2: Thông só thiết bị cấp đông IQF

Công dụng Cấp đông nhanh thực phẩm

(mm) Nguồn điện cung cấp 3 Phases, 220/380 V, 50 Hz Điện năng tiêu thụ 24KWh

Vật liệu chế tạo Inox 304, vật liệu khác

Hình 1.2: Thiết bị cấp đông IQF phẳng

 Ta chọn 3 cụm máy có công suất 750kg/h để đạt công suất yêu cầu

1.2.3.1 Diện tích thực của phòng đặt thiết bị

Chiều dài thiết bị cấp đông IQF: 16000 mm

Chiều rộng 4 cụm máy: 3300 x 3 00 mm

Tổng khoảng cách giữa chiều ngang các cụm máy và tường: 2000 mm

Tổng khoảng cách giữa đầu vào và đầu ra của IQF với tường là 3000 mm

 Kích thước phòng cấp đông là 16 x 24 = 384 m 2

Hình 1.3: Bố trí mặt bằng kho lạnh

TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ẨM KHO LẠNH

Đặc điểm cấu trúc kho lạnh và các thông số cơ bản của panel

2.1.1 Đặc điểm cấu trúc kho lạnh

Chất lượng cách nhiệt có tính chất quyết định đối với chất lượng kho lạnh Lớp cách nhiệt cách ẩm cần đáp ứng các yêu cầu sau:

Hệ số dẫn nhiệt nhỏ.

Độ bền cơ học cao.

Không ăn mòn không phản ứng với các vật liệu tiếp xúc, chịu được nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao.

Không có mùi lạ, không cháy, không độc hại với con người và với sản phẩm bảo quản.

Dễ mua, rẻ, dễ gia công, vận chuyển, lắp đặt, không cần bảo dưỡng cao.

Kho lạnh lắp ghép ngày nay ngày càng phổ biến nhờ vào kết cấu đơn giản và khả năng lắp ráp nhanh chóng Loại kho này có thể dễ dàng tháo rời và di chuyển đến địa điểm khác khi cần thiết Với sự đa dạng trong kích thước, kho lạnh lắp ghép có thể chứa từ vài ba tấn đến hàng chục tấn hàng Tôi đã chọn kho lạnh lắp ghép cho phần đồ án của mình.

Kết cấu kho lạnh được lắp ráp bởi các tấm panel tiêu chuẩn do nhà sản xuất quy định Cấu tạo của Panel gồm:

Bề mặt bên ngoài của panel được bảo vệ bằng một lớp vật liệu chống ẩm có độ bền và tuổi thọ cao Các loại vật liệu phổ biến hiện nay bao gồm:

 Tôn mạ màu ( colorbond steel sheet ): Độ dày từ 0,5 mm đến 0,7mm

 Tôn phủ lớp PVC ( PVC coated steel sheet ): Độ dày từ 0,6mm.

 Tôn inox ( stainless steel sheet ): Độ dày từ 0,5 mm đến 1,2 mm.

Vật liệu cách nhiệt được sử dụng là polyurethane phun với khối lượng riêng từ 38 đến 42 kg/m³ Cường độ chịu nén dao động từ 0,2 đến 0,29 MPa Tỷ lệ điền đầy bọt trong panel đạt 95%, và chất tạo bọt R141B được sử dụng không gây hại cho tầng ôzôn.

Nhờ vào đặc tính định hình cao, việc lắp đặt nhà xưởng công nghiệp bằng panel không chỉ tiết kiệm chi phí xây dựng mà còn rút ngắn thời gian thi công hiệu quả.

- Panel có khả năng tạo kết cấu nhẹ.

- Lắp đặt không yêu cầu vị trí tay nghề cao.

- Có khả năng đáp ứng mở rộng công trình hiện có.

- Cách nhiệt, cách ẩm tốt.

- Không gây độc hại, thân thiện với môi trường.

Mặc dù kho lạnh sử dụng tấm ghép panel mang lại nhiều ưu điểm, nhưng chi phí đầu tư cho loại kho này cao gấp 2-3 lần so với kho lạnh xây dựng theo kiểu truyền thống Do đó, cần cân nhắc kỹ lưỡng để có phương án đầu tư hợp lý.

Ta có bảng thông số kỹ thuật các tấm panel của hãng nikkei Panel System như sau:

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật các tấm panel của hãng nikkei Panel System

Loại Độ dày Hệ số truyền nhiệt k ( W/m 2 K) Nhiệt độ sử dụng

Dựa vào các nhiệt độ của các buồng bảo quản, cụ thể là buồng đông ở -18°C, buồng lạnh ở 2°C và buồng cấp đông IQF ở -33°C, chúng ta sẽ lựa chọn các tấm panel phù hợp cho từng loại buồng.

Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật các tấm panel đã chọn

Buồng IQF Độ dày (mm) 75 42 100

Hệ số truyền nhiệt thực tế k,

2.1.3 Kiểm tra nhiệt độ đọng sương Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường Điều kiện để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) (tài liệu [1] tr.87)

Hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường (k) được đo bằng đơn vị W/m²K, trong khi hệ số truyền nhiệt khi bề mặt ngoài đạt nhiệt độ đọng sương (ks) cũng sử dụng cùng đơn vị Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao che được xác định là α1 = 23.3 W/m²K Nhiệt độ trong buồng lạnh được ký hiệu là tf và được tính bằng độ C.

Theo Bảng 1.1, nhiệt độ ngoài trời mùa hè tại TP Lâm Đồng được ghi nhận là t'.5 o C với độ ẩm φ = 56% Nhiệt độ bên trong xưởng được tính toán là tn = 0,7.t = 0,7.27,5 = 19,25 o C, từ đó suy ra nhiệt độ sàn là ts = 9,5 o C Các thông số này đã được xác định rõ ràng và kết quả tính toán được trình bày trong bảng.

Bảng 2.5:Kết quả tính toán đọng sương

Buồng bảo quản lạnh đông Buồng bảo quản lạnh Buồng IQF tf , oC -18 2 -33 ks 5,79 12,51 4,13 k 0,28 0,49 0,21

Cả 3 loại đều không bị đọng sương.

2.1.4 Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt

Do vật liệu bề mặt phủ 2 bên panel là vật liệu hoàn toàn cách ẩm nên không xảy ra hiện tượng đọng ẩm.

Chọn kết cấu nền kho lạnh

Kết cấu nền kho lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

+ Nhiệt độ trong phòng lạnh;

+ Tải trọng của kho hàng bảo quản;

Kho lạnh được thiết kế với chiều cao 6m và chiều cao chất tải 5m, yêu cầu sử dụng xe nâng để bốc dỡ hàng hóa Do đó, nền kho lạnh cần được làm bằng bê tông 2 lớp với vật liệu cách nhiệt ở giữa, nhằm đảm bảo chịu được tải trọng hàng hóa, xe nâng và người Để ngăn ngừa hiện tượng đóng băng gây hư hại cho nền, cần lắp đặt ống sứ chứa dây mayso để sưởi ấm nền, giữ nhiệt độ dưới nền khoảng 4°C.

Hình 2.4: Cấu trúc nền kho lạnh có sưởi

Thông số cụ thể của nền được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2.6:Thông số cụ thể của nền ( tra bảng 3.1 TL[1] )

Hệ số dẫn nhiệt λ(w/mK)

Vữa trát ximăng 0,02 0,9 Vật liệu xây đựng

Bêtông 0,1 1,2 Vật liệu xây đựng

Xốp EPS  cn 0,041 Vật liệu cách nhiệt

Sỏi và ống sứ chứa dây

0,015 0,17 Lớp sấy nền Áp dụng cho buồng

Perganin và giấy dầu 0,01 0,16 Vật liệu cách ẩm

Bitum dầu lửa 0,05 0,18 Vật liệu cách ẩm

Bêtông cốt thép chịu lực 0,15 1,5 Vật liệu xây đựng

Tương tự như tính toán đối với panel, ta có:

Để tính toán hiệu quả của lớp cách nhiệt, các thông số quan trọng bao gồm độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt (δCN), hệ số dẫn nhiệt của cách nhiệt (λCN), và hệ số truyền nhiệt (k) Ngoài ra, cần chú ý đến hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài đến lớp cách nhiệt (α1) và từ vách buồng lạnh vào buồng lạnh (α2) Các yếu tố này cùng với chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của từng lớp vật liệu (δi và λi) đóng vai trò quan trọng trong việc xác định khả năng giữ nhiệt của hệ thống.

Theo bảng 3.7 tài liệu [I], ta có: α 2 = 9 W/m 2 K – đối với buồng bảo quản đông.

Bảng 2.7 Hệ số k của nền có sưởi ( Theo tài liệu [1] )

Từ công thức trên ta tính được chiều dày của cách nhiệt nền:

Bảng 2.8:Chiều dày cách nhiệt của nền

Buồng bảo quản lạnh Buồng bảo quản đông

Ta chọn chiều dày thực lớp cách nhiệt của nền sẽ là:

Bảng 2.9:Độ dày lớp cách nhiệt của nền theo từng buồng

Hệ số truyền nhiệt kt thực tế(W/m 2 K)

TÍNH PHỤ TẢI LẠNH

Tổng quát

Tính nhiệt kho lạnh là quá trình xác định các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài xâm nhập vào kho lạnh Dòng nhiệt này tạo ra tổn thất mà hệ thống máy lạnh cần đủ công suất để thải ra ngoài, nhằm duy trì sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài.

Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần lắp.

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định theo biểu thức:

 ∑Q1: Dòng nhiệt qua kết cấu bao che.

 ∑Q2: Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.

 ∑Q3: Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh.

 ∑Q4: Dòng nhiệt do vận hành.

Dòng nhiệt từ sản phẩm hô hấp chỉ xuất hiện trong các kho lạnh bảo quản rau quả đặc biệt và buồng lạnh phân phối hoa quả Đặc điểm của dòng nhiệt này là sự biến đổi liên tục theo thời gian Cụ thể, Q1 phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài, thay đổi theo giờ trong ngày và theo mùa trong năm Q2 phụ thuộc vào thời vụ, trong khi Q3 lại phụ thuộc vào loại hàng hóa bảo quản, bao gồm sản phẩm không hô hấp và sản phẩm sống có hô hấp như rau, quả và trứng.

Q4 phụ thuộc vào quy trình công nghệ chế biến, bảo quả n hàng hóa Q5 phụ thuộc vào biến đổi sinh hóa của sản phẩm hô hấp.

Tính toán nhiệt hệ thống cấp đông IQF

3.2.1 Tổn thất do truyền nhiệt qua kết cấu bao che

Tổn thất qua kết cấu bao che của các buồng cấp đông có thể tính theo công thức truyền nhiệt thông thường:

F - tổng diện tích 6 mặt của buồng cấp đông, m 2 t = tkk n-tkk t; tkk n – nhiệt độ không khí bên ngoài

Tủ cấp đông thường được đặt trong khu chế biến với nhiệt độ thấp do có hệ thống điều hòa không khí Nhiệt độ không khí bên trong tủ cấp đông thường dao động trong khoảng 20-22 độ C.

Bảng 3.10:Kết quả tính toán k (W/m 2 K) F (m 2 ) tkk n () tkk t () t () Q1 (kW)

3.2.2 Dòng nhiệt từ sản phẩm

Dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra được tính theo công thức sau:

E – năng suất kho cấp đông , kg/h i1,i2 – entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ đầu vào và ra , J/kg;

Bảng 3.11:Kết quả tính toán

E (kg/h) t1 ) i1 (kJ/kg) t2 ) i2 (kJ/kg) Q2 (kW)

3.2.3 Dòng nhiệt do thông gió

Do đây là kho lạnh bảo quản thịt nên không cần thông gió : Q3= 0

3.2.4 Dòng nhiệt do vận hành

Dòng nhiệt do vận hành:

Q41: tổn thất do động cơ điện lấy bằng điện năng tiêu thụ Q41$ kW

Q42: tổn thất do lọt khí bên ngoài vào

Tổn thất do lọt khí bên ngoài vào

Gkk – lưu lượng không khí lọt, kg/s;

Cpkk=1.005 kJ/kg.K : nhiệt dung riêng trung bình của không khí trong khoảng -40 20 t1,t2 – nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong buồng.

Việc xác định Gkk thực tế gặp nhiều khó khăn, do đó có thể dựa vào tốc độ băng chuyền và diện tích cửa vào ra để ước lượng Gkk một cách gần đúng.

Gkk= kk F PT 3.8 kk=1.205 kg/m 3 khối lượng riêng của không khí ở 20 ;

Tốc độ chuyển động của băng tải:

F=2*chiều rộng băng tải*khoảng hở = 2*3.3*0.04=0.264 m 2 – tổng diện tích khoảng hở cửa vào và cửa ra của băng tải

Diện tích khoảng hở được xác định căn cứ vào khoảng hở giữa băng tải và chiều rộng của nó, thông thường khoảng hơ khoảng 35 50mm

Bảng 3.12:Kết quả tính toán

Cpkk kJ/kg.K t1 t2 kk kg/m 3 m/s F m 2 Gkk kg/s Q42 kW

3.2.5 Tính phụ tải cho thiết bị và máy nén

- Phụ tải của thiết bị:

- Phụ tải của máy nén:

Kết quả được tổng hợp ở bảng sau:

Bảng 3.13: Kết quả tính toán phụ tải cho thiết bị và máy nén cho thiết bị cấp đông

Q1 (kW) Q2(kW) Q4(kW) ∑Q(kW) QMN(kW) QTB(kW)

Tính nhiệt cho buồng bảo quản

Dòng nhiệt qua kết cấu bao che được xác định là tổng hợp các dòng nhiệt mất mát qua tường, trần và nền, do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong kho lạnh, cùng với dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời tác động lên các bề mặt này.

Tổn thất do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài và trong buồng lạnh:

Trong đó: kt : Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu, W/ m K;

F : Diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m ; t1 : Nhiệt độ của môi trường bên ngoài, o C; t2 : Nhiệt độ không khí bên trong buồng lạnh, o C.

Tổn thất do bức xạ nhiệt trực tiếp từ mặt trời ( bề mặt tường ngoài mái kho lạnh )

Trong đó: k1 : Hệ số truyền nhiệt thực của vách ngoài, W/ m K;

Diện tích nhận bức xạ trực tiếp của Mặt trời (F) và hiệu nhiệt độ dư (Δt12) là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến bức xạ mặt trời vào mùa hè Trong trường hợp này, dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời trực tiếp được bỏ qua, vì kho lạnh được bố trí bên trong xưởng, không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời.

Hành lang và buồng đệm có cửa thông với bên ngoài dẫn đến hiệu nhiệt độ giữa các vách ngăn chỉ đạt 70% so với hiệu nhiệt độ giữa buồng lạnh và môi trường bên ngoài Trong khi đó, nền không tiếp xúc trực tiếp với không khí, nên không bị tổn thất nhiệt.

Dòng nhiệt Q2 phát sinh từ sản phẩm khi được đưa vào buồng gia lạnh và buồng kết đông Sản phẩm không có bao bì trong buồng gia lạnh, trong khi sản phẩm trong buồng bảo quản lạnh và bảo quản đông thường đi kèm với bao bì như hộp cáctông, thùng gỗ và khay Vì vậy, Q2 bao gồm hai thành phần chính.

 Q21 do sản phẩm tỏa ra

 Q22 do bao bì tỏa ra.

∑Q3: Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh.

Các buồng bảo quản lạnh dù thở hay không thở thường vẫn được thông gió 3 – 5 lần/ ngày, trong khi buồng bảo quản đông thì không thông gió.

∑Q4: Dòng nhiệt do vận hành.

Các dòng nhiệt vận hành Q4 gồm nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng Q41, do người làm việc Q42, do các động cơ điện làm việc Q43, dòng nhiệt do mở cửa Q44.

A : Nhiệt toả do chiếu sáng trên 1m 2 , W/ m 2

F : Diện tích của sàn buồng lạnh hoặc kho lạnh, m 2

Q42 = 350 n (W) PT 3.12 350: Nhiệt tỏa do một người lao động nặng, 350W/ người n : Số người lao động trong buồng, diện tích nhỏ hơn 200 m 2 lấy n=2-3

1000 : Hệ số chuyển đổi từ kW ra W

N : Công suất động cơ, kW η: Hiệu suất động cơ

B : Dòng nhiệt riêng khi mở cửa, W/ m 2

Sử dụng các công thức trên, ta thành lập bảng giá trị tính toán cho dòng nhiệt qua từng phòng làm lạnh.

3.3.1 Tính nhiệt cho phòng bảo quản đông

3.3.1.1 .Dòng nhiệt qua kết cấu bao che

Bảng 3.14: Kết quả tính toán

Tổn thất nhiệt qua vách buồng bảo quản đông (Q1)

3.3.1.2 Dòng nhiệt do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời

Dòng nhiệt do bức xạ bằng không do vách panel không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời nên Q12=0 (kW)

3.3.1.3 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.

Với buồng bảo quản lạnh đông:

Trước khi đưa sản phẩm vào buồng bảo quản đông ở nhiệt độ t1 = -15°C, quá trình đóng gói và vận chuyển từ phòng cấp đông đến phòng bảo quản đông đã làm nhiệt độ tăng lên (Bảng 4-2).

 h2: là entanpi của sản phẩm sau khi đưa vào buồng bảo quản đông, với t2 ( Bảng 4-2) (kJ/kg)

 Mđ: năng suất nhập vào buồng bảo quản đông trong một ngày đêm.

Trong đó: đối với kho lạnh phân phối

Eđ: Dung tích kho lạnh bảo quản đông, t

B: Hệ số quay vòng, B=5÷6 m: Hệ số nhập hàng không đồng đều, m=2,5 ψ: Tỉ lệ nhập hàng có nhiệt độ không cao hơn -8oC , ψ=0,65÷0,85

Khi đó Mđ=(Eđ.ψ.B.m)/365=(750.0,85.6.2,5)/365&,2(�ấ�/��à�đê� ) Năng suất nhập vào 1 buồng BQĐ: 26,2/4=6,55 (�ấ�/��à�đê�)

Bảng 3.15:Kết quả tính toán

Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra (Q2)

( o C) (kJ/kg) ( o C) (kJ/kg) (kW)

3.3.1.4 Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra

 Mb – khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm , t/ngày đêm

 Cb – nhiệt dung riêng của bao bì, J/kg.K (trang 113 TL1)

 t1 , t2 – nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh của bao bì o C

 Khối lượng bao bì chiếm 10 30 khối lượng hàng ( bìa cactong )

Bảng 3.16:Kết quả tính toán

3.3.1.5 Dòng nhiệt do thông gió.

Dòng nhiệt do thông gió.

Do đây là kho lạnh bảo quản thịt nên không cần thông gió : Q3= 0

3.3.1.6 Dòng nhiệt do vận hành.

Với : A là nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1 m 2 diện tích buồng, đối với buồng bảo quản A = 1,2 W/m 2

Q42 = 350.n (W) PT 3.21 n là số người làm việc trong buồng, chọn n=4

N là công suất động cơ điện, kW buồng bảo quản lạnh,đông N=1÷4 kW

B là dòng nhiệt riêng khi mở cửa, W/m 2

Dòng nhiệt riêng khi mở cửa phụ thuộc vào diện tích buồng và chiều cao buồng là 6m ta tra được B = 12 W/m 2

Bảng 3.17:Kết quả tính toán

Chiếu sáng Công nhân Động cơ điện Mở cửa

3.3.1.7 Tính Phụ tải cho thiết bị và máy nén

- Phụ tải của thiết bị:

- Phụ tải của máy nén:

Kết quả được tổng hợp ở bảng sau:

Bảng 3.18:Kết quả tính toán phụ tải cho thiết bị và máy nén buồng BQĐ

Q1 (kW) Q2(kW) Q4(kW) ∑Q(kW) QMN(kW) QTB(kW) Buồng bảo quản đông

3.3.2 Tính nhiệt cho phòng bảo quản lạnh

3.3.2.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che

Bảng 3.19: Kết quả tính toán

Tổn thất nhiệt qua vách buồng bảo quản lạnh(Q1)

3.3.2.2 Dòng nhiệt do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời

Dòng nhiệt do bức xạ bằng không do vách panel không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời nên Q12=0 (kW)

3.3.2.3 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.

Với buồng bảo quản lạnh :

 h1: là entanpi của sản phẩm trước khi đưa vào buồng bảo quản lạnh với nhiệt độ t1 ( Bảng 4-2) (kJ/kg)

 h2: là entanpi của sản phẩm sau khi đưa vào buồng bảo quản lạnh, với t2 ( Bảng 4-2) (kJ/kg)

 Ml: năng suất nhập vào buồng bảo quản lạnh trong một ngày đêm.

Trong đó: đối với kho lạnh phân phối

El: Dung tích kho lạnh bảo quản đông, t

B: Hệ số quay vòng, B=5÷6 m: Hệ số nhập hàng không đồng đều, m=1,5

Khi đó Mđ=(El.ψ.B.m)/365=(1300.6.1,5)/3652,05(�ấ�/��à�đê� ) Năng suất nhập vào 1 buồng BQĐ: 32,05/6=5,34 (�ấ�/��à�đê�)

Bảng 3.20:Kết quả tính toán

( o C) (kJ/kg) ( o C) (kJ/kg) (kW)

3.3.2.4 Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra

 Mb – khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm , t/ngày đêm

 Cb – nhiệt dung riêng của bao bì, J/kg.K

 t1 , t2 – nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh của bao bì o C

 Khối lượng bao bì chiếm 10 30 khối lượng hàng ( bìa cactong )

Bảng 3.21:Kết quả tính toán

3.3.2.5 Dòng nhiệt do thông gió. ƩQ3 = Mk (h1 – h2) PT 3.29

Do đây là kho lạnh bảo quản thịt nên không cần thông gió : Q3= 0

3.3.2.6 Dòng nhiệt do vận hành.

Với : A là nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1 m 2 diện tích buồng, đối với buồng bảo quản A = 1,2 W/m 2

 Q42 = 350.n (W) PT 3.32 n là số người làm việc trong buồng, chọn n=4

N là công suất động cơ điện, kW buồng bảo quản lạnh N=1÷4 kW (tham khảo tài liệu [1] )

B là dòng nhiệt riêng khi mở cửa, W/m 2

Dòng nhiệt riêng khi mở cửa phụ thuộc vào diện tích buồng và chiều cao buồng là 6m ta tra được B = 15, W/m 2

Bảng 3.22:Kết quả tính toán

Chiếu sáng Công nhân Động cơ điện Mở

3.3.2.7 Tính Phụ tải cho thiết bị và máy nén

- Phụ tải của thiết bị:

- Phụ tải của máy nén ( cho kho trung chuyển )

Kết quả được tổng hợp ở bảng sau:

Bảng 3.23: Kết quả tính toán phụ tải cho thiết bị và máy nén buồng BQL

Q1 (kW) Q2(kW) Q4(kW) ∑Q(kW) QMN(kW) QTB(kW)

3.3.3 Tổng hợp các kết quả tính toán

Bảng 3.24: Tổng hợp các kết quả tính toán

CHƯƠNG 4 TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ TÍNH KIỂM TRA MÁY NÉN

Kho lạnh được lắp đặt tại Lâm Đồng có nhiệt độ và độ ẩm như sau: tkhô = 27.5 0 C tư = 21 ( o C).

Hệ thống sử dụng tháp giải nhiệt nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt

 Nhiệt độ nước vào bình ngưng chọn độ chênh nhiệt độ so với nhiệt độ nhiệt kế ướt là 3 o C ta có: tw1 = tư + 3 = 24 ( 0 C)

 Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng chọn độ chênh nhiệt độ nước vào và nước ra khỏi bình ngưng là 5 o C ta có: tw2 = tw1 + 5 = 29 ( 0 C)

 Nhiệt độ ngưng tụ: chọn hiệu nhiệt độ ngưng tụ với môi chất freon là Δtk=5 o C ta có: tk = tw2 + Δtk = 29 + 5 = 34 ( 0 C)

Nhiệt độ quá lạnh tql là nhiệt độ của môi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu Môi chất được làm lạnh qua thiết bị quá lạnh trước khi vào thiết bị tiết lưu, tuy nhiên, thiết bị này làm cho máy lạnh trở nên cồng kềnh và tăng chi phí mà hiệu quả làm lạnh không cao Hiện nay, hầu hết các máy lạnh không còn sử dụng thiết bị quá lạnh Thực tế, quá trình làm lạnh được thực hiện ngay trong thiết bị ngưng tụ, với mức lỏng ngập một phần dưới ống của dàn ống trong bình ngưng ống chùm Nước cấp vào bình sẽ đi qua các ống này để làm lạnh lỏng trước khi ngưng tụ môi chất.

Nhiệt độ hơi hút th là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén, luôn cao hơn nhiệt độ sôi của môi chất để tránh việc máy nén hút phải lỏng Để đạt được điều này, cần bố trí bình tách lỏng và đảm bảo rằng hơi hút vào máy nén phải là hơi quá nhiệt Đối với môi chất R507 và freon, nhiệt độ quá nhiệt thường cao do nhiệt độ cuối tầm nén thấp, với chênh lệch nhiệt độ giữa hơi hút và nhiệt độ sôi khoảng ∆th, theo tài liệu [1] trang 208.

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh theo công thức:

Trong đó: tb – Nhiệt độ buồng lạnh;

∆t0 là hiệu nhiệt độ yêu cầu, thường được chọn trong khoảng từ 8 đến 13 oC cho dàn bay hơi trực tiếp Trong thiết kế kho lạnh của chúng ta, chúng tôi đã chọn ∆t0 = 10 oC.

 Nhiệt độ bay hơi của phòng bảo quản lạnh lấy thấp hơn nhiệt độ buồng 10 o C toBQL = 2-10= -8 ( 0 C)

 Nhiệt độ bay hơi của phòng bảo quản đông lấy thấp hơn nhiệt độ buồng 10 oC toBQĐ = -18-10= -28 ( 0 C)

 Nhiệt độ bay hơi của phòng kết đông lấy thấp hơn nhiệt độ buồng 10 o C toKĐ = -33 - 10= -43 ( 0 C)

Tính toán lựa chọn và kiểm tra máy nén cho các phòng

4.2.1 Đối với phòng kết đông

Máy nén cho buồng kết đông cần phải đạt được năng suất lạnh theo tính toán nhiệt đã nêu trong chương 3 Chúng tôi đã lựa chọn 3 máy nén cho 3 thiết bị cấp đông IQF, mỗi máy đảm bảo năng suất lạnh cần thiết.

 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 = tb - ∆t0

Trong đó tb: Nhiệt độ trong không gian buồng kết đông tb = -33 0 C.

∆t0: Hiệu nhiệt độ yêu cầu chọn ∆t0 = 10 0 C.

Nhiệt độ hơi hút vào máy nén được xác định là 15°C, bao gồm cả quá nhiệt hữu ích trong dàn bay hơi, quá nhiệt phát sinh từ quá trình làm mát máy nén và quá nhiệt do tổn thất trên đường ống.

Môi chất sử dụng là R507 chọn độ quá nhiệt hơi hút về máy nén là 35 0 C Như vậy. th = t0 + ∆th = -43 + 15 = -28 ( o C )

 Áp suất ngưng tụ Pk và áp suất bay hơi P0

Từ nhiệt độ sôi t0 = - 43 0 C và nhiệt độ ngưng tụ tk = 34 0 C sử dụng phần mềm coolpack lập trình dựa trên đồ thị lgp - i của R507 ta có:

 Chọn số cấp máy nén.

Do > 9 nên ta chọn máy nén 2 cấp với áp suất nén trung gian là:

Ta có nhiệt độ tại áp suất trung gian của R507 : ttg = -10.9 0 C

Sử dụng phần mềm BITZER chọn máy nén piston nửa kín 2 cấp với các thông số sau:

- Công suất lạnh Qo1 = 23,36 kW

- Nhiệt độ bay hơi bão hoà to = -43 o C

- Nhiệt độ ngưng tụ bão hoà tk = 34 o C

- Nhiệt độ gas đầu hút th = -28 o C

Ta chọn được máy như hình

Hình 4.5: Thông số máy nén bitzer cho 1 thiết bị cấp đông IQF

Vậy ta chọn 3 máy nén S66J-32.2Y để sử dụng cho 3 thiết bị cấp đông IQF

Theo như thông số trên hình, ta có:

- Công suất dàn bay hơi Qo1 = 27,2 kW

- Công suất điện Nel = 21,0 kW

- Công suất ngưng tụ 49,7 kW

 Sơ đồ và chu trình máy lạnh

Chọn chu trình máy lạnh hai cấp, một tiết lưu, làm mát trung gian 1 phần và quá lạnh lỏng

Hình 4.6: Sơ đồ và chu trình máy lạnh 2 cấp

Hơi môi chất bão hoà từ trạng thái 1 được quá nhiệt và ra khỏi dàn bay hơi ở trạng thái 1’, sau đó trải qua tổn thất đường ống và làm mát máy nén để trở thành hơi quá nhiệt ở trạng thái 1 Hơi này được máy nén hạ áp hút và nén lên trạng thái 2, sau đó hòa trộn với hơi từ bình quá lạnh ở trạng thái 7, tạo thành trạng thái 3 và đi vào máy nén cao áp Sau khi nén, hơi đạt trạng thái 4 và tại bình ngưng tụ, hơi ngưng tụ thành lỏng ở trạng thái bão hòa 5’ Từ trạng thái 5’, một phần lỏng được đưa qua van tiết lưu nhiệt TLN xuống áp suất trung gian 6’ để bay hơi, làm quá lạnh phần lớn môi chất lỏng cao áp sang điểm 5 Cuối cùng, môi chất lạnh từ điểm 5 được tiết lưu xuống áp suất bay hơi 6 và đưa vào bình bay hơi để sinh lạnh, khép kín chu trình lạnh.

+ 1” – 1’: hơi môi chất được quá lạnh hữu ích trong dàn bay hơi.

+ 1’ – 1: hơi môi chất bị tổn thất đường ống và làm mát máy nén trước khi vào đầu hút của máy nén

+ 1 – 2: nén đoạn nhiệt cấp hạ áp từ po lên ptg

+ 2 – 3: hoà trộn giữa hơi sau nén hạ áp với hơi môi chất ở điểm 7

+ 3 – 4: nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ ptg lên pk

+ 4 – 5’: làm mát ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ.

+ 5’ – 5: quá lạnh môi chất trong bình quá lạnh QL.

+ 5’ – 6’: một phần môi chất lỏng qua TLN để thực hiện quá trình quá lạnh. + 6’ – 7: môi chất ở áp suất trung gian thực hiện quá trình quá lạnh.

+ 5 – 6: môi chất lỏng được tiết lưu xuống po.

Môi chất lỏng được đưa vào bình bay hơi để thực hiện quá trình bay hơi sinh lạnh, khép kín một chu trình lạnh với điểm nhiệt độ -43 °C Tại điểm 1, áp suất là 1,21 bar và nhiệt độ -28 °C, trong khi tại điểm 2, áp suất đạt 4,43 bar Điểm 3 cũng ghi nhận áp suất 4,43 bar, và tại điểm 4, áp suất tăng lên 16,2 bar Tại điểm 5, áp suất p5 bằng pk với nhiệt độ t5 là 0,1 °C Tại điểm 7, áp suất 4,43 bar tương ứng với nhiệt độ t7 -10,9 °C (bitzer) Điểm 6 là giao điểm giữa các thông số của chu trình.

Năng suất lạnh riêng khối lượng : qo = h1’ – h6 PT 4.6

Cân bằng Entanpi tại điểm hòa trộn: và

PT 4.8 điểm 3 xác định qua cân bằng lưu lượng và cân bằng entanpy ở điểm hòa trộn và ở bình quá lạnh:

Thay số vào phương trình trên ta có:

Sử dụng phần mềm coolpack ta có bảng giá trị sau:

Bảng 4.25 Các thông số điểm nút của chu trình lạnh buồng kết đông Điểm t( 0 C) p(bar) h(Kj/Kg) s(Kj/Kg.K) v(m3/kg)

 Năng suất lạnh riêng (tính cả phần quá nhiệt hữu ích): q0 = h1’ – h6 = 348 – 200,1 = 147,9 (kJ/kg) PT 4.8

 Năng suất lạnh thể tích:

 Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén hạ áp: kg/s PT 4.10

 Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp:

 Hệ số cấp nén hạ áp (tài liệu [1] trang 239).

 Trong đó c = 0.04 ; m=1 ; Δpo = Δptg = 0.01 MPa (Δpo = Δptg = 0.005 0.01

 Thể tích hút lý thuyết:

Tính cấp nén cao áp

 Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cấp cao áp:

 Thể tích hút thực tế:

 Hệ số cấp nén cao áp tính theo công thức sau:

Trong đó c = 0.04 ; m=1 pk = 16,2 bar ptg = 4.43 bar Δpk = Δptg = 0.005 0.01 MPa Ta chọn Δpk = Δptg = 0.01MPa

 Thể tích hút lý thuyết:

4.2.2 Đối với phòng bảo quản đông

Máy nén cho buồng bảo quản đông phải tạo ra năng suất lạnh cần thiết theo tính toán nhiệt tại chương 3 là: Q0MN = 41,36 kW.

 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 = tb - ∆t0

Trong đó. tb: Nhiệt độ trong không gian buồng bảo quản đông tb = -18 0 C. ∆t0: Hiệu nhiệt độ yêu cầu chọn ∆t0 = 10 0 C.

 Nhiệt độ hơi hút về máy nén th

Môi chất sử dụng là R507 chọn độ quá nhiệt hơi hút về máy nén là 18 0 C ( gồm

5 o C quá nhiệt hữu ích trong dàn bay hơi và 13 o C quá nhiệt do ma sát với đường ống và giải nhiệt máy nén) Như vậy. th = t0 + ∆th = -28 +18 = -10( o C )

 Áp suất ngưng tụ Pk và áp suất bay hơi P0

Từ nhiệt độ sôi t0 = - 28 0 C và nhiệt độ ngưng tụ tk = 34 0 C sử dụng phần mềm coolpack lập trình dựa trên đồ thị lgp - i của R507 ta có:

 Chọn số cấp máy nén.

Do < 9 nên ta chọn máy nén 1 cấp.

Sử dụng phần mềm BITZER chọn máy nén piston nửa kín 1 cấp với các thông số sau:

- Công suất lạnh Qo1 = 41,36 kW

- Nhiệt độ bay hơi bão hoà to = -28 o C

- Nhiệt độ ngưng tụ bão hoà tk = 34 o C

- Nhiệt độ gas đầu hút th = -13 o C

Để đảm bảo hoạt động liên tục của kho lạnh trong trường hợp máy nén gặp sự cố, chúng ta cần bổ sung thêm một máy nén pittong có công suất tương đương với máy nén đã được tính toán.

Theo như thông số trên hình, ta có:

- Công suất dàn bay hơi 37,6 kW

- Công suất điện Nel = 22,9 kW

- Công suất ngưng tụ Qk = 64,6 kW

- Chọn chu trình máy lạnh một cấp

Hình 4.8: Sơ đồ và chu trình máy lạnh một cấp

Hơi môi chất bão hoà ở trạng thái 1 được quá nhiệt hữu ích trước khi ra khỏi dàn bay hơi ở trạng thái 1’, sau đó trải qua tổn thất đường ống và làm mát máy nén để trở thành hơi quá nhiệt ở trạng thái 1 Máy nén sẽ hạ áp hút và nén hơi lên trạng thái 2, đồng thời thải nhiệt khi đi qua dàn ngưng Tiếp theo, môi chất được tiết lưu về áp suất và nhiệt độ ngưng tụ cần thiết Cuối cùng, môi chất di chuyển đến dàn bay hơi để lấy nhiệt từ môi trường, hoàn thành một chu trình.

+ 1 – 2: hơi môi chất được nén đoạn nhiệt từ lên

+ 2 – 3: hơi môi chất thải nhiệt ra ngoài và ngưng tụ thành lòng

+ 3 – 4: tiết lưu đưa lỏng môi chất xuống áp suất bay hơi.

+ 4 –1”: lỏng môi chất lấy nhiệt từ môi trường và bay hơi.

+1”– 1’: hơi môi chất được quá nhiệt có ích trong dàn bay hơi.

+1’ – 1: hơi môi chất quá nhiệt do tổn thất trên đường đi và làm mát máy nén

* Tính toán chu trình Điểm := -28 o C ; Điểm : o C ; 2.33 bar. Điểm 1: o C Điểm 2: ; 16,21 (bar). Điểm 3: = 34 o C ; Điểm 4 : = 2,33 bar ; =

- Năng suất lạnh riêng khối lượng :

- Sử dụng phần mềm coolpack ta có bảng giá trị sau:

Bảng 4.26 Các thông số điểm nút của chu trình lạnh buồng bảo quản đông Điể m t( 0 C) p(bar

- Năng suất lạnh riêng: q0 = h1’ – h4 1,25 (kJ/kg) PT 4.24

- Năng suất lạnh thể tích:

- Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén : kg/s PT 4.26

- Thể tích hút thực tế của máy nén:

- Hệ số cấp nén λ  = 0,81 PT 4.28

- Trong đó c = 0.04 m=1 Δpo = Δpk = 0.01 MPa (Δpo = Δpk = 0.005 0.01

- Thể tích hút lý thuyết:

4.2.2 Đối với phòng bảo quản lạnh.

Máy nén cho bảo quản lạnh phải tạo ra năng suất lạnh cần thiết theo tính toán nhiệt tại chương 3 là: Q0 = 41,93kw kW.

 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 = tb - ∆t0 Trong đó. tb: Nhiệt độ trong không gian buồng lạnh tb = 2 0 C.

∆t0: Hiệu nhiệt độ yêu cầu chọn ∆t0 = 10 0 C.

 Nhiệt độ hơi hút về máy nén th

Môi chất sử dụng là R507 chọn độ quá nhiệt hơi hút về máy nén là 18 0 C ( gồm

Trong hệ thống dàn bay hơi, nhiệt độ quá nhiệt hữu ích là 5 oC, trong khi nhiệt độ quá nhiệt do ma sát với đường ống và giải nhiệt máy nén là 10 oC Từ đó, ta có thể tính toán nhiệt độ th = t0 + ∆th = -8 + 15 = 7 oC Ngoài ra, áp suất ngưng tụ Pk và áp suất bay hơi P0 cũng cần được xem xét trong quá trình vận hành.

Từ nhiệt độ sôi t0 = - 8 0 C và nhiệt độ ngưng tụ tk 4 0 C sử dụng phần mềm coolpack lập trình dựa trên đồ thị lgp - i của R507A ta có:

 Chọn số cấp máy nén.

Do < 9 nên ta chọn máy nén 1 cấp.

Sử dụng phần mềm BITZER chọn máy nén piston nửa kín 1 cấp với các thông số sau:

- Công suất lạnh Qo1 = 41,93 kW

- Nhiệt độ bay hơi bão hoà to = -8 o C

- Nhiệt độ ngưng tụ bão hoà tk = 34 o C

- Nhiệt độ gas đầu hút th = 7 o C

Để đảm bảo hoạt động liên tục của kho lạnh khi gặp sự cố với máy nén, chúng ta cần lựa chọn thêm một máy nén pittong có công suất tương đương với máy nén đã được tính toán.

Theo như thông số trên hình, ta có:

- Công suất dàn bay hơi 49,6 kW

- Công suất điện N el = 14,89 kW

- Công suất ngưng tụ Q k = 64,5 kW

Hình 4.10: Sơ đồ và chu trình máy lạnh một cấp

Hơi môi chất bão hoà từ trạng thái 1” được quá nhiệt hữu ích trước khi ra khỏi dàn bay hơi, sau đó trải qua tổn thất đường ống và làm mát máy nén để trở thành hơi quá nhiệt ở trạng thái 1 Máy nén hạ áp hút và nén hơi lên trạng thái 2, đồng thời thải nhiệt khi đi qua dàn ngưng Môi chất sau đó được tiết lưu về áp suất và nhiệt độ ngưng tụ cần thiết, rồi di chuyển đến dàn bay hơi để hấp thụ nhiệt từ môi trường, hoàn thành một chu trình.

+ 1 – 2: hơi môi chất được nén đoạn nhiệt từ lên

+ 2 – 3: hơi môi chất thải nhiệt ra ngoài và ngưng tụ thành lòng

+ 3 – 4: tiết lưu đưa lỏng môi chất xuống áp suất bay hơi.

+ 4 –1”: lỏng môi chất lấy nhiệt từ môi trường và bay hơi.

+1”– 1’: hơi môi chất được quá nhiệt có ích trong dàn bay hơi.

+1’ – 1: hơi môi chất quá nhiệt do tổn thất trên đường đi và làm mát máy nén

* Tính toán chu trình Điểm := -8 o C ; Điểm : o C ; 4,85 bar. Điểm 1: o C Điểm 2: ; 16,21 (bar). Điểm 3:= 34 o C ; Điểm 4: = 4,85 bar ; =

- Năng suất lạnh riêng khối lượng :

- Sử dụng phần mềm coolpack ta có bảng giá trị sau:

Bảng 4.3: Thông số các điểm nút chu trình Điểm t( 0 C) p(bar) h(Kj/Kg) s(Kj/Kg.K) v(m3/kg)

- Năng suất lạnh riêng: q 0 = h 1’ – h 4 0,12 (kJ/kg) PT 4.33

- Năng suất lạnh thể tích:

- Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén : kg/s PT 4.35

- Thể tích hút thực tế của máy nén:

- Hệ số cấp nén λ  = 0,917 PT 4.37

- Thể tích hút lý thuyết:

TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, BAY HƠI, VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ